Просмотр кода страницы X(4140)

{{Информация о частице
 |цвет_фона               =
 |имя                     = X(4140)
 |семья                   = [[Бозон]]
 |группа                  = [[Мезон]]
 |взаимодействие          = [[Гравитационное взаимодействие|Гравитационное]]<ref name="elementyGrav">[http://elementy.ru/lib/430525 Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции] {{Wayback|url=http://elementy.ru/lib/430525 |date=20150715202155 }}, ФИАН, 11 сентября 2007 года</ref>, [[Сильное взаимодействие|сильное]]
 |статус                  = Да
 |названа                 = Своя масса
 |масса                   = 4140 [[электронвольт|МэВ]]/[[Скорость света|c]]²
 |каналы_распада          = [[J/ψ-мезон|J/ψ]] и [[Фи-мезон|φ]] [[мезон]]ы
 |барионное_число         = 0
}}
'''X(4140)''' (бывшее название — '''Y(4140)''') — ранее не предсказанная [[Стандартная модель|Стандартной моделью]] [[Элементарная частица|частица]]. Впервые наблюдалась в [[Фермилаб]]е и об её открытии было объявлено 17 марта [[2009 год]]а. Название обусловлено тем, что [[масса]] открытой частицы составляет около 4140 [[электронвольт|МэВ]]/[[Скорость света|c]]². Эта частица является чрезвычайно редкой и обнаруживается только в 1 случае из 20 миллиардов столкновений<ref name="Strange">{{Cite web |url=http://news.nationalgeographic.com/news/2009/03/090320-new-particle.html |title=Strange Particle Created; May Rewrite How Matter’s Made<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2012-07-05 |archive-date=2012-10-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20121015131405/http://news.nationalgeographic.com/news/2009/03/090320-new-particle.html |deadlink=no }}</ref>.

Так как она распадается на [[J/ψ-мезон|J/ψ]] и [[Фи-мезон|φ]] [[мезон]]ы, было высказано предположение, что эта частица состоит из [[c-кварк|очарованных кварков]] и очарованных антикварков, возможно, даже из сочетания [[Тетракварк|четырёх кварков]]<ref>[http://www.universetoday.com/27394/new-particle-throws-monkeywrench-in-particle-physics/ New Particle Throws Monkeywrench in Particle Physics] {{Wayback|url=http://www.universetoday.com/27394/new-particle-throws-monkeywrench-in-particle-physics/ |date=20120625231730 }} // universetoday.com</ref>. Некоторое время существование частицы не подтверждалось данными других экспериментов ([[LHCb]]<ref name="ElementyLHCbFeb2012">[http://elementy.ru/LHC/news?newsid=431767 Детектор LHCb не подтверждает существование частицы, найденной ранее на Тэватроне] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20121029185639/http://elementy.ru/LHC/news?newsid=431767 |date=2012-10-29 }}</ref>, {{нп3|Belle experiment|Belle}}<ref>{{Cite web |url=http://www.symmetrymagazine.org/breaking/2009/03/18/particle-oddball-surprises-physicists/ |title=symmetry breaking " Blog Archive « Particle oddball surprises physicists<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2012-07-06 |archive-date=2012-07-18 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120718062012/http://www.symmetrymagazine.org/breaking/2009/03/18/particle-oddball-surprises-physicists/ |deadlink=no }}</ref>), однако, в ноябре 2012 года появилась информация о наблюдении частицы на [[Большой адронный коллайдер|БАК]] коллаборацией [[Компактный мюонный соленоид|CMS]]<ref name="CMSNov2012" />.

== Каналы распада ==
Предполагаемые каналы распада частицы X(4140):
: <math>
\begin{matrix}
X(4140)  &             & J/\psi     &   & \phi       \\
?        & \rightarrow & c\bar c    & + & s\bar s    \\
4140 MeV &             & 3096.9 MeV &   & 1019.4 MeV
\end{matrix}
</math>

== История ==
Первоначально частицу назвали — Y(4140), позже исследовательская группа [[Particle Data Group]] переименовала частицу Y(4140) в X(4140).

Первые намёки на существование этой частицы стали появляться в 2009 году в данных [[Детектор элементарных частиц|детектора]] {{нп3|Collider Detector at Fermilab|CDF}}, работавшего на американском коллайдере [[Тэватрон]]. Изучая распады [[B-мезон]]ов на три [[мезон]]а — [[J/ψ-мезон|J/ψ]], [[Фи-мезон|φ]] и [[Каон|K]], физики заметили, что пара [[J/ψ-мезон|J/ψ]] и [[Фи-мезон|φ]] иногда [[Рождение пар|рождалась]] [[Корреляция|скоррелированно]] — так, словно вначале появлялась некая новая частица, а затем, спустя некоторое время, она распадалась бы на J/ψ и φ. В 2011 году, после накопления новых данных и повышения статистической достоверности, сообщили уже о полноправном открытии этой частицы. Более того, в данных детектора CDF, была найдена и вторая частица в том же канале распада, но статистическая достоверность этих событий была меньше.

В феврале 2012 года появилась статья коллаборации [[LHCb]], в которой описываются результаты поиска частицы X(4140) на статистике 0,37 ф[[Барн|б]]<sup>−1</sup>, не подтверждающая открытие<ref name="ElementyLHCbFeb2012" />. Была проанализирована цепочка распадов и не было обнаружено никакого особо скоррелированного рождения J/Ψ- и φ-мезонов. Данные LHCb вполне укладывались в фон и не подтверждали находку частицы на [[Тэватрон|Тэватроне]].

В ноябре 2012 года коллаборация [[Компактный мюонный соленоид|CMS]] подтвердила наблюдение данной частицы со статистической значимостью более 5σ в канале распада

: <math>B^{+} \to Y(4140) \,\, K^{+}</math>
: <math>Y(4140) \to J / \psi \,\, \phi</math>

в ходе обработки статистики 5,2 фб<sup>−1</sup>, полученной в результате протонных столкновений на энергии 7 ТэВ. При этом частица имеет массу 4148,2 ± 2,0 (статистическая ошибка) ± 4,6 (систематическая ошибка) МэВ/c<sup>2</sup>. Также наблюдается более слабый пик с массой 4316,7 ± 3,0 (статистическая ошибка) ± 7,3 (систематическая ошибка) МэВ/c<sup>2</sup><ref name="CMSNov2012">{{Cite web |url=http://www.symmetrymagazine.org/article/november-2012/new-particle-like-structure-confirmed-at-the-lhc |title=New particle-like structure confirmed at the LHC {{!}} symmetry magazine<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2012-11-18 |archive-date=2012-11-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20121121235933/http://www.symmetrymagazine.org/article/november-2012/new-particle-like-structure-confirmed-at-the-lhc |deadlink=no }}</ref><ref>{{Cite web |url=https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/CMSPublic/PhysicsResultsBPH11026 |title=PhysicsResultsBPH11026 < CMSPublic < TWiki<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2012-11-19 |archive-date=2017-10-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171024132952/https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/CMSPublic/PhysicsResultsBPH11026 |deadlink=no }}</ref>.

Процесс рождения и распада частицы X(4140) свидетельствует о том, что это мезон, но с необычными свойствами. Он должен содержать [[c-кварк|очарованную]] [[Кварконий|кварк-антикварковую пару]], однако при такой большой [[Масса|массе]] (примерно 4143 МэВ/c²) он тогда должен был бы легко распадаться на [[D-мезон]]ы. Но оказалось, что X(4140) живёт намного дольше, и значит, что-то в его структуре мешает простому распаду на D-мезоны.

Свойства этой частицы очень заинтересовали [[Теоретическая физика|физиков-теоретиков]], поскольку именно так должны проявлять себя многокварковые [[адрон]]ы, которые среди элементарных частиц остаются [[Экзотические мезоны|экзотическими]]. Как устроены многокварковые адроны и почему они встречаются так редко — один из самых больших [[Нерешённые проблемы современной физики|вопросов современной адронной физики]]. Специалисты надеются, что внимательное изучение характеристик этой и других подобных частиц на разных коллайдерах поможет найти на них ответы.

== Проблематика X(4140) ==
{{обновить|дата=2021-02-18}}
Объяснения распада частицы X(4140) является серьёзной проблемой для физиков. До сих пор (2013 г.) известно, что есть только два способа существования связанных состояний [[кварк]]ов: в [[Кварконий|кварк-антикварковых]] [[мезон]]ах, и формирования системы, состоящей из трёх кварков при формировании [[барион]]ов. Свойства частицы X(4140) не вписываются ни в одну из этих схем. Таким образом, неясно, что она представляет собой на самом деле. По этому поводу профессор Хакобо Кенигсберга из [[Флоридский университет|университета Флориды]], один из участников эксперимента, проведённого на [[Тэватрон]]е, говорит: ''„Пока мы не уверены, что это такое, но будьте уверены, что мы будем продолжать это изучать“''.

Некоторые учёные полагают, что частица X(4140) может быть дополнением к уже известным барионам и мезонам, а также впервые выявленной „копией“ нового, доселе неизвестного семейства [[адрон]]ов (связанные состояния образуются из кварков и антикварков). На самом деле, в последние годы работы Тэватрона наблюдались аналогичные необычные характеристики распадов, но они обладали гораздо меньшей статистической достоверностью. Необычные распады частиц были обнаружены также в ускорителе [[KEK]] в Японии и [[Национальная ускорительная лаборатория SLAC|SLAC]] в Калифорнии.

Участник эксперимента в KEK, японский профессор Масанори Ямаути указывает на сходство свойств частиц, выявленных в KEK, с [[Масса покоя|массой покоя]] 3940 МэВ. Он предполагает, что эти две частицы могут представлять собой начало новой семьи экзотических адронов.

В связи с ограниченным количеством экспериментальных данных о структуре и свойствах [[Элементарная частица|частицы]] X(4140) сейчас (2013 г.) этот вопрос остаётся открытым. ''„Мы накапливаем наши знания по крупицам, и когда их будет достаточно, мы поймём, как собрать эту головоломку“'', — говорит Роб Розер, сотрудник [[Фермилаб]]<ref name="Strange" />.
<!--Мы понемногу получаем части этого пазла, и когда накопим побольше, сможем понять, как его сложить» (Мы даём знания по частям и если мы получим достаточно опыта, то мы сможем сделать головоломку вместе)), — говорит Роб Розер, работник [[Фермилаб]]."We’re building upon our knowledge piece by piece, " said CDF cospokesperson Rob Roser of Fermilab, «and with enough pieces, we’ll understand how this puzzle fits together.»-->

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* Aaltonen, T.; et al. (2009). «Evidence for a Narrow Near-Threshold Structure in the J/ψφ Mass Spectrum B+ → J/ψφK+ Decays». [[Physical Review Letters]] 102: 242002. [[ArXiv]] [http://arxiv.org/abs/0903.2229  0903.2229] [[Bibcode]] [http://adsabs.harvard.edu/abs/2009PhRvL.102x2002A 2009PhRvL.102x2002A] [[Идентификатор цифрового объекта|ИЦО:]] [https://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRevLett.102.242002 10.1103/PhysRevLett.102.242002]
* Xiang, Liu; Zhu, Shi-Lin (2009). «Y(4143) is probably a molecular partner of Y(3930)». [[Physical Review|Physical Review D]] 80: 017502. [[ArXiv|ArXiv:]] [http://arxiv.org/abs/0903.2529 0903.2529] . [[Bibcode]] [http://adsabs.harvard.edu/abs/2009PhRvD..80a7502L 2009PhRvD..80a7502L] . [[Идентификатор цифрового объекта|ИЦО:]] [https://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRevD.80.017502 10.1103/PhysRevD.80.017502]
* Mahajan, Namit (2009). «Y(4140): Possible options». [[Physics Letters|Physics Letters B]] 679 (3): 228—230. [[ArXiv|ArXiv:]] [http://arxiv.org/abs/0903.3107 0903.3107] [[Bibcode]] [http://adsabs.harvard.edu/abs/2009PhLB..679..228M 2009PhLB..679..228M]. [[Идентификатор цифрового объекта|ИЦО:]] [https://dx.doi.org/10.1016%2Fj.physletb.2009.07.043 10.1016/j.physletb.2009.07.043]

== Ссылки ==
* [https://web.archive.org/web/20121008124509/http://www.redorbit.com/news/science/1657139/oddball_particle_surprises_physicists_at_fermilab/ «Oddball Particle Surprises Physicists at Fermilab».] redOrbit. 19 марта
* Handwerk, Brian (20 марта 2009 года). [http://news.nationalgeographic.com/news/2009/03/090320-new-particle.html «Strange Particle Created; May Rewrite How Matter’s Made»] [[Национальное географическое общество]]
* Minard, Anne (18 марта 2009 года). [http://www.universetoday.com/27394/new-particle-throws-monkeywrench-in-particle-physics/  «New Particle Throws Monkeywrench in Particle Physics»] [[Universe Today]]
* Shen et al., C. P. (2010). «Evidence for a New Resonance and Search for the Y(4140) in the γγ→ϕJ/ψ Process». [[Physical Review Letters]] 104. 112 004 [[ArXiv]] [[Bibcode]] [http://adsabs.harvard.edu/abs/2010PhRvL.104k2004S  2010PhRvL.104k2004S] [[Идентификатор цифрового объекта|ИЦО:]] [https://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRevLett.104.112004 10.1103/PhysRevLett.104.112004]
* Kurt Riesselmann [http://www.symmetrymagazine.org/breaking/2009/03/18/particle-oddball-surprises-physicists/ Particle oddball surprises physicists]
* [http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/Y-particle-20090318-images.html Пресс-релиз комплекта для Y (4140).] Содержит изображения предполагаемого процесса распада и данные по резонансу.

{{Частицы}}

[[Категория:Квантовая физика]]
[[Категория:Мезоны]]
[[Категория:Гипотезы теории поля]]
[[Категория:Гипотезы ядерной физики]]